En utilisant la loi de Kirchhoff relative à la règle des nœuds et à celle des boucles fermées, nous pouvons calculer et trouver les courants et les tensions à travers n’importe quel circuit fermé, à condition de connaître les valeurs des composants électriques qui s’y trouvent.

Nous avons vu dans le tutoriel sur les résistances qu’une résistance équivalente unique, (R_T), peut être trouvée lorsque deux résistances ou plus sont connectées ensemble en série, en parallèle ou encombinaisons des deux, et que ces circuits obéissent à la loi d’Ohm.

Cependant, parfois dans des circuits complexes tels que des réseaux en pont ou en T, nous ne pouvons pas simplement utiliser la loi d’Ohm seule pour trouver les tensions ou les courants circulant dans le circuit. Pour ce type de calcul, nous avons besoin de règles spécifiques qui nous permettent d’obtenir les équations du circuit, et pour cela, nous pouvons utiliser les lois de Kirchhoff.

En 1845, un physicien allemand, Gustav Kirchhoff, développa un ensemble de règles qui traitent de la conservation du courant et de l’énergie dans les circuits électriques. Ces deux règles sont couramment connues sous le nom de : Lois de Kirchhoff, l’une des lois de Kirchhoff traitant du courant circulant dans un circuit fermé, la loi du courant de Kirchhoff (KCL), tandis que l’autre loi traite des sources de tension présentes dans un circuit fermé, la loi de la tension de Kirchhoff (KVL).

Première Loi de Kirchhoff – La Loi du Courant (KCL)

La Loi du Courant de Kirchhoff ou KCL, stipule que « le courant total ou la charge entrant dans un nœud est exactement égale à la charge quittant ce nœud, car il n’a aucun autre endroit où aller sauf en sortant, aucune charge n’est perdue dans le nœud ». Autrement dit, la somme algébrique de TOUS les courants entrant et sortant d’un nœud doit être égale à zéro, I_(sortant) + I_(entrant) = 0. Cette idée de Kirchhoff est communément appelée Conservation de la Charge.

Loi du Courant de Kirchhoff

Dans ce cas, les trois courants entrant dans le nœud, I₁, I₂, I₃ sont tous positifs et les deux courants sortant du nœud, I₄ et I₅ sont négatifs. Cela signifie que nous pouvons également réécrire l’équation comme suit :

I₁ + I₂ + I₃ – I₄ – I₅ = 0

Le terme Nœud dans un circuit électrique fait généralement référence à une connexion ou un point de jonction de deux ou plusieurs chemins ou éléments porteurs de courant tels que câbles et composants. Pour qu’un courant soit soit en sortie, soit en entrée d’un nœud, un chemin de circuit fermé doit exister. Nous pouvons utiliser la loi du courant de Kirchhoff lors de l’analyse de circuits parallèles.

Deuxième Loi de Kirchhoff – La Loi de la Tension (KVL)

La Loi de la Tension de Kirchhoff ou KVL, indique que « dans tout réseau de boucle fermé alimenté par une source de tension, la tension totale autour de la boucle est égale à la somme de toutes les chutes de tension dans la même boucle » qui est égale à zéro. Autrement dit, la somme algébrique de toutes les sources de tension et des chutes de tension dans une boucle fermée doit être égale à zéro puisque la somme algébrique des chutes de tension équivaut à la somme algébrique des sources de tension. Cette idée de Kirchhoff est connue sous le nom de Conservation de l’Énergie.

Loi de la Tension de Kirchhoff

En commençant à n’importe quel point de la boucle, continuez dans la même direction en notant la direction de toutes les chutes de tension, soit positives, soit négatives, et en revenant au même point de départ. Il est important de maintenir la même direction, soit dans le sens des aiguilles d’une montre, soit dans le sens inverse, sinon la somme finale de la tension ne sera pas égale à zéro. Nous pouvons utiliser la loi de la tension de Kirchhoff lors de l’analyse des circuits en série.

Exemple de Loi de Kirchhoff No1

Trouvez le courant circulant dans la Résistance de 40Ω, R₃

Le circuit a 3 branches, 2 nœuds (A et B) et 2 boucles indépendantes.

En utilisant la Loi du Courant de Kirchhoff, KCL les équations sont données comme suit :

Au nœud A : I₁ + I₂ = I₃

Ainsi, avec des substitutions appropriées et des résolution d’équations, les courants peuvent être analysés et calculés.